Radiokologie und Strahlenschutz Vorlesung Hs H SS 2017

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Radioökologie und Strahlenschutz Vorlesung Hs. H: SS 2017 Ulrich J. Schrewe Themen: Anwendung kernphysikalischer

Radioökologie und Strahlenschutz Vorlesung Hs. H: SS 2017 Ulrich J. Schrewe Themen: Anwendung kernphysikalischer Messverfahren in der industriellen Messtechnik Eigenschaften ionisierender Strahlungswirkung - Strahlenschutz Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 1

Inhaltsverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17

Inhaltsverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe Einleitung Grundlagen Atomphysik Basiswissen Kernphysik Röntgenstrahlung Strahlungswechselwirkung Strahlungsnachweis Anwendungen Grundlagen Strahlenschutz 2

Kapitel 8 Strahlenschutz Microsoft Power Point Dateien mit Vorlesungsunterlagen finden Sie als web-Files: https:

Kapitel 8 Strahlenschutz Microsoft Power Point Dateien mit Vorlesungsunterlagen finden Sie als web-Files: https: //webfiles. hs-hannover. de Oder über die Homepage http: //schrewe. wp. hs-hannover. de Fragen (jederzeit) auch per e-mail: ulrich. schrewe@hs-hannover. de Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 3

Beobachtung bei der Bestrahlung von Pflanzen Schwach bestrahlt nicht bestrahlt stark bestrahlt . .

Beobachtung bei der Bestrahlung von Pflanzen Schwach bestrahlt nicht bestrahlt stark bestrahlt . . Sichtweise in der ersten Hälfte des 20 ten Jahrhunderts. . Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 4

Ist Strahlungswirkung positiv oder negativ? Biologische Systeme können bei nicht zu großer Strahlungsdosis „positive“

Ist Strahlungswirkung positiv oder negativ? Biologische Systeme können bei nicht zu großer Strahlungsdosis „positive“ Effekte zeigen. Nach der Entdeckung der Röntgenstrahlung und der Radioaktivität standen zunächst diese „biopositiven“ Aspekt im Blickpunkt. Später offenbarten sich Spätfolgewirkungen, wie zum Beispiel die Erzeugung maligner Karzinome. . . heute ist mehr die schädigende Wirkung der Strahlung im Blickpunkt. . . Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 5

Historisches Historische Röntgenaufnahme: Hier die Hand von Anatomieprofessor von Kölliker. Röntgen, 1896. Nach der

Historisches Historische Röntgenaufnahme: Hier die Hand von Anatomieprofessor von Kölliker. Röntgen, 1896. Nach der Entdeckung der Röntgenstrahlung im Jahr 1895 wurden sehr rasch die Anwendungsmöglichkeiten der medizinischen Diagnostik erkannt (Röntgen, 1896). Diagnostische Verfahren fanden rasche Verbreitung. Im Zusammenhang mit der Diagnostik beobachtete man auch Nebenwirkungen: z. B. Hautrötung, Haarausfall, tiefgreifende Hautschädigung – also Zellschädigungen Vermutung: Strahlung kann auch Tumor. Zellen zerstören. Bereits 1899 gelang die erste Therapie eines Hauttumors. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 6

Historisches Die Erfolge in der Strahlentherapie waren zunächst nicht gut reproduzierbar. Es zeigte sich,

Historisches Die Erfolge in der Strahlentherapie waren zunächst nicht gut reproduzierbar. Es zeigte sich, dass bei richtiger Dosierung deutlich bessere Resultate erzielt werden konnten. Das Konzept der „richtigen Dosis“ entsprach den Konzepten der medizinischen Therapie mit chemischen Wirkstoffen. Die Wirkung einer Therapie hängt von der Wahl der „richtigen Dosis“ ab. Erst nach langjährigem Umgang mit Radioaktivität und Röntgenstrahlung beobachtete man ein deutlich häufigeres Auftreten von Leukämien bei Ärzten und anderem medizinischen Personal. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 7

Historische Dosimetrie Guido Holzknecht, 1872 – 1931 Erfinder des Chromoradiometers 1902 Einer der ersten

Historische Dosimetrie Guido Holzknecht, 1872 – 1931 Erfinder des Chromoradiometers 1902 Einer der ersten Strahlenopfer Anfangs verwendete man eine Pastillenmethode. Grüne Pastillen aus Bariumplatincyanür (Ba. Pt(CN)42 H 2 O) färbten sich durch Bestrahlung braun. Biologischen Dosimetrie: Die Strahlungsdosis wurde aus der Hautrötung beim Patienten selbst abgeleitet. (Seitz und Wintz 1920). Die physikalische Dosimetrie basierte auf Messung der durch Strahlung erzeugten Ionisierung (Christen 1913). Es zeigte sich: Biologische Wirkung = physikalische Dosis · Sensibilitätsfaktor Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 8

Dosimetrisches Konzept Aus vielen historischen und pragmatischen Gründen hat sich das dosimetrische Konzept bis

Dosimetrisches Konzept Aus vielen historischen und pragmatischen Gründen hat sich das dosimetrische Konzept bis heute erhalten: Wirkung von Strahlung = physikalische Dosis * Wichtungsfaktoren sollen Unterschiede in der biologischen Wirkung berücksichtigt (Strahlenarten, Organe). Das Konzept wird in der Strahlentherapie und im Strahlenschutz heute noch verwendet. Trotz gewisser Schwächen hat sich bisher kein anderes Konzept durchsetzen können. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 9

Energiedosis D Definition: Energiedosis D ist die mittlere Energie , die durch ionisierende Strahlung

Energiedosis D Definition: Energiedosis D ist die mittlere Energie , die durch ionisierende Strahlung auf das Material im Volumenelement d. V mit der Masse dm = r·d. V übertragen wird. Die Einheit von D ist: Gray (Gy), 1 Gy = 1 J kg-1 Die Energiedosis D ist eine für die medizinische Strahlentherapie geeignete Messgröße, da das hier Ausmaß der direkten biologischen Schädigung proportional zu D ist. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 10

Was bedeutet 1 Gy Vergleich mit der Wärmeenergie: c = spezifische Wärmekapazität, m =

Was bedeutet 1 Gy Vergleich mit der Wärmeenergie: c = spezifische Wärmekapazität, m = Masse, T = Temperaturänderung für Wasser ist: Folgerung: Es werden 4182 J kg-1 = 4182 Gy benötigt, um 1 kg Wasser durch Bestrahlung um 1 K zu erwärmen. Umkehrung: Die Energiedosis 1 Gy erwärmt Wasser um (1/4182) K 1 Gy bewirkt eine Erwärmung um T = 0, 239 m. K Die Erwärmung durch Strahlung ist also auch bei großer Dosis sehr gering. Trotzdem kann man eine Strahlungsdosis auch mit Hilfe von Temperaturmessungen bestimmen (Kalorimetrie). Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 11

Äquivalentdosis H Wichtiger Grenzwert: Normalbevölkerung: 1 m. Sv pro Jahr. Die Äquivalentdosis H dient

Äquivalentdosis H Wichtiger Grenzwert: Normalbevölkerung: 1 m. Sv pro Jahr. Die Äquivalentdosis H dient zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit für stochastische Strahlenschäden (Spätfolgen, meist Krebserkrankungen). Die Einheit von H ist „Sievert“: 1 Sv = 1 J kg-1 Der Qualitätsfaktor ist Funktion des linearen Energieübertragungsvermögens L. L bezeichnet die Energie, die geladene Teilchen pro Längeneinheit entlang ihrer Bahn abgeben (L = LET- linear energy tranfer). Übliche Einheit des LET: 1 ke. V µm-1. Die Äquivalentdosis H soll unterschiedlich Wirkungen verschiedener Strahlenarten ausgleichen: Gleiches H entspricht gleichem Risiko. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 12

Zelluläre und molekulare Targets Zelle Chromosom Chromatinfaser 1 -10 m 1 m DNS Nukleosom

Zelluläre und molekulare Targets Zelle Chromosom Chromatinfaser 1 -10 m 1 m DNS Nukleosom 30 nm 2 nm Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 10 nm 13

Mechanismen der Strahlungswirkung indirekte Strahlungswirkung H 2 O DNS H+ OH- direkte Strahlungswirkung Radioökologie

Mechanismen der Strahlungswirkung indirekte Strahlungswirkung H 2 O DNS H+ OH- direkte Strahlungswirkung Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe Zerstörung chemischer Bindungen Folgen: DNS Schäden Mutation Chromosomenaberration Zelltod Krebsinduktion 14

Einfluss des LET L (LET) bezeichnet den linearen Energieverlust eines geladenen Teilchens. Einheit: 1

Einfluss des LET L (LET) bezeichnet den linearen Energieverlust eines geladenen Teilchens. Einheit: 1 ke. V·µm-1 L entspricht (näherungsweise) der Ionisationsdichte entlang der Bahn geladener Teilchen. Der Qualitätsfaktor Q(L) wird wesentlich durch L bestimmt. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 15

Biologische Zellen Biologische Objekte bestehen aus Zellen. Um die Wirkung von Strahlung auf den

Biologische Zellen Biologische Objekte bestehen aus Zellen. Um die Wirkung von Strahlung auf den ein Lebewesen verstehen zu können, muss man die Strahlungswirkung in Zellen betrachten. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 16

Strahlungswirkung in biologischen Zellen 1 - Zellmembran, 2 – Grundplasma, 3 – Kernmembran, 4

Strahlungswirkung in biologischen Zellen 1 - Zellmembran, 2 – Grundplasma, 3 – Kernmembran, 4 – Zellkern, 5 – Chromosom, 6 – Zellorganellen Bahnspur e--Teilchen: lockere Ionisierung, LET etwa 0, 1 - 10 ke. V µm-1, Wahrscheinlichkeit eines Zellschadens gering. Bahnspur α-Teilchen: dichte Ionisierung, LET zwischen 5 – 300 ke. V µm-1, Wahrscheinlichkeit für Zellschaden hoch Bei geladenen Teilchen ist die Zahl der pro Längeneinheit gebildeten Ionenpaare ein geeigneter Parameter, um die Wahrscheinlichkeit für Zellveränderungen abzuschätzen. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 17

Struktur der Chromosomen Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 18

Struktur der Chromosomen Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 18

Ionisationsspuren in Nukleosomen und in DNA low-LET-Strahlung Dichte Spuren der -Teilchen 1 Me. V

Ionisationsspuren in Nukleosomen und in DNA low-LET-Strahlung Dichte Spuren der -Teilchen 1 Me. V eerzeugen häufiger irreparable DNA Schäden (z. B. Doppelstrang 5 ke. V ebrüche) als die lockere high-LETIonisierung des Strahlung e -Teilchen. 3, 5 Me. V Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 1 ke. V e- 19

Qualitätsfaktorfunktion Q(L) Elektronen, - und Röntgenstrahlung, Myonen…. Neutronen erzeugen verschiedene geladene Sekundärteilchen --Protonen-- Hinsichtlich

Qualitätsfaktorfunktion Q(L) Elektronen, - und Röntgenstrahlung, Myonen…. Neutronen erzeugen verschiedene geladene Sekundärteilchen --Protonen-- Hinsichtlich der Strahlungswirkung ist weniger die Teilchenart sondern mehr die Ionisierungs -dichte entlang der Bahnspur relevant (LET). Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe ----Schwere Ionen---- --α-Strahlung-- Low – LET- Strahlung High – LET- Strahlung 20

Deterministische Strahlenschäden Eine große Strahlungsdosis (D > 0, 25 Gy) erzeugt deterministische Strahlungsschäden (Strahlensyndrom).

Deterministische Strahlenschäden Eine große Strahlungsdosis (D > 0, 25 Gy) erzeugt deterministische Strahlungsschäden (Strahlensyndrom). Der Schadensverlauf bei einer bestimmten Dosis ist bei allen Menschen recht ähnlich. Die Schwere des Schadens ist proportional zur Energiedosis D Der Schadensverlauf wird von der Empfindlichkeit einzelner Organe bestimmt. Besonders betroffen sind z. B. das Knochenmark und der Darm. Nicht zu große deterministische Schäden können wieder ausheilen. Teile des Körpers (z. B. die Extremitäten) können wesentlich höhere Strahlungsdosis tolerieren als andere. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 21

Skala der deterministischen Strahlungswirkungen Dosis Latenz- betroffenes Überlebens- Todes Gy zeit Organ chance ursache

Skala der deterministischen Strahlungswirkungen Dosis Latenz- betroffenes Überlebens- Todes Gy zeit Organ chance ursache < 1 5 h Knochenmark sehr gut 1 – 2 3 h Knochenmark gut Infektion 2 – 8 ~1 h Knochenmark unsicher Infektion Blutungen 8 - 15 0, 5 h Darm sehr schlecht Darmschäden > 50 min Nervensystem keine Hirnödeme Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 22

Dosis-Wirkungsbeziehung Bei deterministischer Strahlungswirkung existiert ein Schwellenwert. Oberhalb der Schwelle steigt der Schweregrad des

Dosis-Wirkungsbeziehung Bei deterministischer Strahlungswirkung existiert ein Schwellenwert. Oberhalb der Schwelle steigt der Schweregrad des Schadens mit der Dosis an. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 23

Dosis-Wirkung in der Therapie In der Tumortherapie nutzt man Unterschiede in der Strahlungsempfindlichkeit von

Dosis-Wirkung in der Therapie In der Tumortherapie nutzt man Unterschiede in der Strahlungsempfindlichkeit von Tumorgewebe PK und gesundem Gewebe PS. Ziel: Der Tumor soll maximal, gesundes Gewebe minimal geschädigt werden. Tumorgewebe gesundes Gewebe Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 24

Schwellen für bestimmte klinische Effekte Dosis/Gy Organ (Schadensart) 2 Knochenmark (Schwund), Fötus (Tod) 3

Schwellen für bestimmte klinische Effekte Dosis/Gy Organ (Schadensart) 2 Knochenmark (Schwund), Fötus (Tod) 3 Keimdrüsen (Sterilisation) 5 Auge (grauer Star), Haut (Entzündung) 10 Haar (dauernder Ausfall) 20 Kind (Muskel, Knochen) (Wachstumsstörung) 35 Leber (Versagen) 40 Herz (Entzündung) 55 Haut (Geschwüre) 60 Knochen (Nekrose) Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 25

Stochastische Strahlenschäden Neben deterministischen Schäden gibt es auch stochastische Schadensfälle, die zum Teil erst

Stochastische Strahlenschäden Neben deterministischen Schäden gibt es auch stochastische Schadensfälle, die zum Teil erst nach langjähriger Latenzzeit auftreten. Bei den stochastischen Schäden ist nicht der Schweregrad des Schadens, sondern die Wahrscheinlichkeit des Schadenseintritts proportional zur Strahlungsdosis. Die Energiedosis D ist weniger gut geeignet. Man verwendet die Äquivalentdosis H = Q ·D zur Abschätzung der Schadenswahrscheinlichkeit. Der Verlauf der Dosis-Wirkungsbeziehung ist bei kleiner Strahlungsdosis sehr unsicher. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 26

Dosis-Wirkungsbeziehung bei stochastischen Schäden Mögliche Zusammenhänge Da der genaue Zusammenhang unsicher ist, nimmt man

Dosis-Wirkungsbeziehung bei stochastischen Schäden Mögliche Zusammenhänge Da der genaue Zusammenhang unsicher ist, nimmt man im Strahlenschutz die Gültigkeit einer linearen Dosis-Wirkungs-beziehung an. a linear b quadratisch c linear quadratisch d supralinear e biopositiv Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 27

Das Problem „kleiner Dosis“ Bei großer Strahlungsdosis kann die mittlere Energiedosis zur Abschätzung der

Das Problem „kleiner Dosis“ Bei großer Strahlungsdosis kann die mittlere Energiedosis zur Abschätzung der Strahlungswirkung verwendet werden. Es gilt: Je größer die Dosis, umso homogener ist die räumliche Verteilung im bestrahlten Volumen. Bei kleiner Strahlungsdosis wird die Strahlungswirkung von den Bahnspuren der ionisierenden Teilchen bestimmt. Es gilt: Die räumliche Verteilung der deponierten Energie ist sehr inhomogen. Überlagerungen der Bahnspuren und der zellulären Strukturen bedingen, dass Zellen selbst bei kleiner mittlerer Gesamtdosis keine „kleine Dosis“ erhalten. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 28

Strahlungsempfindliche Bereiche Stochastische Strahlenschäden werden hauptsächlich durch Treffer der Zellkernbestandteile erzeugt: Durchmesser der Chromosomen:

Strahlungsempfindliche Bereiche Stochastische Strahlenschäden werden hauptsächlich durch Treffer der Zellkernbestandteile erzeugt: Durchmesser der Chromosomen: ~1 µm Welche Dosis erhält der Zellkern, wenn er von einem Elektron mit LET = 0, 5 ke. V µm-1 getroffen wird? (Dichte ca. 1 g cm-3) Energiedosis D im Volumen von 1 µm 3: Zum Vergleich: Grenzwert Normalbevölkerung 1 m. Gy a-1. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 29

Vergleich von e-, p, und a Energiedosis im Zellkern durch Treffer mit verschiedenen geladenen

Vergleich von e-, p, und a Energiedosis im Zellkern durch Treffer mit verschiedenen geladenen Teilchen LET / ke. V µm-1 Dµ / m. Gy Elektron 0, 1 - 10 20 - 1. 600 Proton 1 - 100 200 - 16. 000 -Teilchen 5 - 300 800 - 50. 000 Zum Vergleich: Die mittlere Jahresdosis beträgt 3 – 4 m. Gy pro Jahr, die letale Ganzkörperdosis bei ca. 10. 000 m. Gy Die Dosis pro Treffer ist (weitgehend) unabhängig von der mittleren Dosis. Steigende Dosis erhöht die Zahl der Treffer. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 30

Stochastische Verteilung der Dosis in kleinen Volumina Die Verteilung der spezifischen Energie als Funktion

Stochastische Verteilung der Dosis in kleinen Volumina Die Verteilung der spezifischen Energie als Funktion von dm. Fazit: Je kleiner die Probenmasse dm, desto stärker variiert die übertragene Energie d. E. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 31

Zell- und Zellkernvolumen Der menschliche Körper enthält eine sehr große Zahl von circa 1,

Zell- und Zellkernvolumen Der menschliche Körper enthält eine sehr große Zahl von circa 1, 2· 1013 Zellen und der besonders strahlenempfindliche Zellkern haben unterschiedliche Größen. Typische Werte für das Zellvolumen: VZ = 18·18·18 µm 3 = 5832 µm 3 = 5, 8 10 -15 m 3 Typische Werte für das Zellkernvolumen: VZK = 4·4·4 µm 3 = 6, 4 10 -17 m 3 Das Verhältnis von Zellkernvolumen zu Zellvolumen beträgt: VZK/VZ = 1, 1% Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 32

Abschätzungen der Zelltreffer durch die natürliche Dosis Das Volumen VP eines Menschen betrage 70

Abschätzungen der Zelltreffer durch die natürliche Dosis Das Volumen VP eines Menschen betrage 70 l betragen. Die Anzahl der Zellen ist: NZ = VP/VZ = 70· 10 -3 m 3/ 5, 8· 10 -15 m 3 = 1, 2 1013 Elektronen deponieren bei Durchqueren einer Zelle eine mittlere Energie von: E = 0, 5 ke. V µm-1·18 µm = 9 ke. V = 1, 4 10 -15 J Bei einer mittleren Jahresdosis von D = 3 m. Gy in der Masse 70 kg pro Jahr beträgt die Energiedeposition pro Jahr: E = D·m = 3·10 -3 J kg-1·70 kg = 0, 21 J Zahl der Zelltreffer: NTZ=E/ E= 0, 21 J / 1, 4 10 -15 J =1, 5· 1014 Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 33

Abschätzungen der Zell- und Zellkerntreffer Auf NZ = 1, 2 1013 Zellen kommen pro

Abschätzungen der Zell- und Zellkerntreffer Auf NZ = 1, 2 1013 Zellen kommen pro Jahr 1, 5 1014 Treffer. Jede Zelle wird 12, 5 mal pro Jahr getroffen. Das Zellkernvolumen ist circa 1% des Zellvolumens. Die Zahl der Zellkerntreffer NTZK pro Jahr ist: NTZK = NTZ·0, 01 = 1, 5·1014·0, 01=1, 5 1012 Ein Vergleich mit der Gesamtzahl aller Zellen NZ = 1, 2 1013 zeigt, dass jeder Zellkern etwa alle acht Jahre infolge der natürlichen Strahlungsbelastung einen Treffer erhält. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 34

Zeitliche Verteilung der Zellkerndosis Realistische Simulation der zeitlichen Verteilung der Energiedeposition durch die natürliche

Zeitliche Verteilung der Zellkerndosis Realistische Simulation der zeitlichen Verteilung der Energiedeposition durch die natürliche Untergrundstrahlung in einem Zellkern. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 35

Zusammenfassung und Folgerung Menschliche Zellen werden als Folge der natürlichen Untergrundstrahlung etwa 10 mal

Zusammenfassung und Folgerung Menschliche Zellen werden als Folge der natürlichen Untergrundstrahlung etwa 10 mal pro Jahr, die Zellkerne etwa alle acht Jahre von einem Elektron getroffen. Die Dosis pro Treffer liegt zwischen 20 und 1600 m. Gy. Offensichtlich bewirkt die Mehrzahl der Treffer keine Transformation der Zellen verfügen über einen sehr effektiven Reparaturmechanismus gegenüber Strahlenschäden. Die Reparaturrate ist sehr hoch, aber nicht genau 100%. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 36

Stochastische Schäden resultieren aus „unvollkommen reparierten Strahlungsschäden“. Bleibende Schäden treten statistisch auf und können

Stochastische Schäden resultieren aus „unvollkommen reparierten Strahlungsschäden“. Bleibende Schäden treten statistisch auf und können vom Alter der Person und den Organeigenschaften des betroffenen Gewebes abhängen. Ursachen: Große Zellteilungsraten begünstigen das Auftreten stochastischer Schäden (Föten, Kinder, blutbildendes Gewebe, Darm…. ). Weitere Ursachen: Die wahre Trefferzahl kann vom Mittelwert abweichen. Mehrere gleichzeitige Treffer ergeben größere, zum Teil dann nicht mehr reparable Schäden. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 37

Dosisgrößen im Strahlenschutz Bei hoher Strahlungsdosis (medizinische Therapie) wird die Energiedosis D verwendet. Radiologen

Dosisgrößen im Strahlenschutz Bei hoher Strahlungsdosis (medizinische Therapie) wird die Energiedosis D verwendet. Radiologen applizieren den Patienten eine individuell für die spezielle Erkrankung und die verwendete Strahlenqualität nach klinischen Erfahrungen am besten geeignete Energiedosis D. Die Anforderungen an die Messgenauigkeit bei der Bestimmung der Energiedosis sind hoch. Im Strahlenschutz sollen Dosisgrenzwerte eingehalten werden, die das stochastische Strahlenrisiko unabhängig von der Art der Strahlung begrenzen. Zur Abschätzung des Spätfolgenrisikos durch Strahlung verwendet man die Äquivalentdosis H. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 38

Strahlenschutzgrößen Im Jahre 1990 hat die internationale Strahlenschutzkommission Dosisgrößen für den Strahlenschutz definiert. Mit

Strahlenschutzgrößen Im Jahre 1990 hat die internationale Strahlenschutzkommission Dosisgrößen für den Strahlenschutz definiert. Mit der Novellierung der Strahlenschutzverordnung des Jahres 2001 wurden diese Größen in Deutschland gesetzlich verbindlich vorgeschrieben. Das Prinzip: Organe tragen unterschiedlich zum Gesamtrisiko des Menschen bei. Dies wird durch Gewebe. Wichtungsfaktoren w. T berücksichtigt. Die unterschiedliche Wirkung verschiedener der Strahlenarten wird durch Strahlungs-Wichtungsfaktoren w. R berücksichtigt. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 39

Strahlenschutzgröße HT 1. Organdosis HT Die gesamte Organdosis HT ist die Summe Organdosis HT,

Strahlenschutzgröße HT 1. Organdosis HT Die gesamte Organdosis HT ist die Summe Organdosis HT, R über R, die sich für eine bestimmte Strahlenart R als Produkt der über das Organ gemittelten Energiedosis und dem Strahlungswichtungsfaktor w. R ergibt. Die Einheit der Organdosis ist das Sievert. (Einheitenzeichen 1 Sv). Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 40

Strahlungswichtungsfaktor w. R Photonen, alle Energien 1 Elektronen und Myonen, alle Energien 1 Neutronen,

Strahlungswichtungsfaktor w. R Photonen, alle Energien 1 Elektronen und Myonen, alle Energien 1 Neutronen, Energie < 10 ke. V 5 10 ke. V bis 100 ke. V 10 > 100 ke. V bis 2 Me. V 20 > 2 Me. V bis 20 Me. V 10 > 20 Me. V 5 Protonen, außer Rückstoßprotonen, Energie > 2 Me. V 5 Alphateilchen, Spaltfragmente, schwere Kerne 20 Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 41

Strahlenschutzgröße E 2. Effektive Dosis E Die effektive Dosis E ist die Summe der

Strahlenschutzgröße E 2. Effektive Dosis E Die effektive Dosis E ist die Summe der Organdosen HT, jeweils multipliziert mit dem zugehörigen Gewebewichtungs-faktor w. T. Dabei ist über alle aufgeführten Organe und Gewebe zu summieren. Die Einheit der effektiven Dosis ist das Sievert. (Einheitenzeichen 1 Sv). Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 42

Gewebewichtungsfaktor w. T Zur Vereinfachung unterscheidet man nur 12 verschiedene Organe. Alle anderen Organe

Gewebewichtungsfaktor w. T Zur Vereinfachung unterscheidet man nur 12 verschiedene Organe. Alle anderen Organe erhalten pauschal den Gewebewichtungsfaktor 0, 05. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe Keimdrüsen Knochenmark (rot) Dickdarm Lunge Magen Blase Brust Leber Speiseröhre Schilddrüse Haut Knochenoberfläche Andere Organe oder Gewebe 0, 20 0, 12 0, 12 0, 05 0, 05 0, 01 0, 05 43

Abschätzung des Strahlenrisikos Obwohl viele strahlenbiologische Befunde auf ein Verhalten entsprechend der Funktionen des

Abschätzung des Strahlenrisikos Obwohl viele strahlenbiologische Befunde auf ein Verhalten entsprechend der Funktionen des Typs c, b und e hinweisen, verwendet man im Strahlenschutz als konservative Abschätzung des Strahlenrisikos die lineare Beziehung a. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe Der Risikofaktor entspricht der Steigung der Geraden 44

Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 45

Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 45

Risikofaktoren von japanischen Atombombenüberlebenden Japanische Atombombenüberlebende in Hiroshima und Nagasaki werden seit 1945 medizinisch

Risikofaktoren von japanischen Atombombenüberlebenden Japanische Atombombenüberlebende in Hiroshima und Nagasaki werden seit 1945 medizinisch beobachtet. Bis 1985 wurden unter 75000 untersuchten Personen 340 zusätzliche Fälle von Leukämie oder soliden Tumoren gefunden. Zahl zusätzlicher Leukämien: 80 bei 240 Leukämien insgesamt. Risikofaktor: (1 – 5)·10 -4 Sv-1 a-1 Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 46

Risikofaktoren von japanischen Atombombenüberlebenden Andere Krebsarten ohne Leukämie. Problem: Alle Krebsarten außer Leukämie haben

Risikofaktoren von japanischen Atombombenüberlebenden Andere Krebsarten ohne Leukämie. Problem: Alle Krebsarten außer Leukämie haben ein exponentiell ansteigendes Risiko. Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 47

Risikofaktoren nach ICRP 103 (2007) Die Internationale Strahlenschutzkommission ICRP empfiehlt (2007) für die Gesamtsterblichkeit

Risikofaktoren nach ICRP 103 (2007) Die Internationale Strahlenschutzkommission ICRP empfiehlt (2007) für die Gesamtsterblichkeit den Risikofaktor von 5% pro 1 Sv. Vergleich der Daten von ICRP 103 (2007) und ICRP 60 (1990) Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 48

Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 49

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Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 50

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Typische Dosiswerte bei medizinischer Diagnostik Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 51

Typische Dosiswerte bei medizinischer Diagnostik Radioökologie und Strahlenschutz SS 17 - Schrewe 51